D. Acker, T. Maheswaran, J. Palacios Calatayud, E. Gutiérrez Rojas, A. Pippert, P. Modi, C. Mortan, S. Fasoulas

Die drastischen klimatischen Entwicklungen verdeutlichen, dass die bisherigen Maßnahmen nicht ausreichen, um das Erreichen kritischer Klimakipppunkte zu verhindern. Ergänzend zu den diversen terrestrischen Klimamaßnahmen werden derzeit die Potenziale eines weltraumgestützten Klimamanagementsystems - dem International Planetary Sunshade (IPSS) - zum kurzfristigen Aufbau eines zeitlichen Puffers untersucht. Das Konzept sieht vor, große, leichte Strukturen, vorzugsweise aus Weltraumressourcen, im Lagrange-Punkt L1 zwischen Sonne und Erde zu platzieren, um einen Bruchteil des Sonnenlichts davon abzuhalten, die Erde zu erreichen, indem es bereits im All reflektiert wird. Die Fertigung und Montage im Weltraum (ISMA) könnte eine nachhaltige Fertigung großer, lastoptimierter Strukturen in der Erdumlaufbahn unter Verwendung von Materialien und Ressourcen ermöglichen, die in der Weltraumumgebung zur Verfügung stehen, wie z. B. Mond- oder Asteroidenmaterial. Die Einbindung einer lunaren Infrastruktur erhöht die Komplexität des Gesamtsystems und erfordert eine umfassende Analyse der technologischen, logistischen als auch fertigungsspezifischen Herausforderungen. Die Analyse des Energiehaushaltes der relevanten Subsysteme auf dem Mond sowie im cislunaren Raum ist essentiell, um die zeitliche sowie technologische Machbarkeit abschätzen zu können. Das Design sowie die relevanten Teilsysteme für eine geeignete lunare Infrastruktur basieren auf dem modularen und skalierbaren Ansatz der DIANA-Mondinfrastruktur. Die DIANA-Infrastruktur umfasst essenzielle Einrichtungen und Dienste, die für die Forschung und das Leben auf der Mondoberfläche notwendig sind, wie z.B. Transport, Habitate, Energieinfrastruktur unter Einbindung von lokaler Ressourcennutzung. In diesem Beitrag werden die Schlüsselelement für eine selbsttragende Mondinfrastruktur unter dem Gesichtspunkt der Energieinfrastruktur beleuchtet. Der Energiebedarf für die lunare Infrastruktur wird durch eine Kombination aus erneuerbaren und nicht-erneuerbaren Quellen gedeckt. Für den Aufbau und die Instandhaltung der lunaren Infrastruktur ist vor allem der Einsatz von Technologien zur solaren und nuklearen Energieerzeugung vorgesehen. Unter Verwendung vorhandener Daten und Modellierungstechniken wird der Energiebedarf für die Teilsysteme ermittelt und die Machbarkeit der Deckung dieses Bedarfs mit verschiedenen Energiequellen bewertet. Die detaillierte Beschreibung der Energiebudgetanalyse ist unterteilt in die Kategorien Transportsysteme, ISRU Technologien, die logistische Schnittstellen zwischen ISRU und ISMA-Einrichtung. Ziel dieser Arbeit ist es, die verschiedenen Infrastrukturtechnologien und den kontinuierlichen Energiebedarf zu untersuchen, die für die Errichtung und den Unterhalt einer nachhaltigen Mondbasis erforderlich sind, um die Realisierung der Sunshades im Rahmen der IPSS Zeitspanne ermöglichen zu können.

The drastic climatic developments make it clear that the measures taken so far are not sufficient to prevent critical climate tipping points from being reached. In addition to the various terrestrial climate measures, the potential of a space-based climate management system - the International Planetary Sunshade (IPSS) - for the short-term creation of a temporal buffer is currently being investigated. The concept involves placing large, lightweight structures, preferably from space resources, at the L1 Lagrange point between the Sun and Earth to block a fraction of sunlight from reaching Earth by reflecting it already in space. In-space manufacturing and assembly (ISMA) could enable sustainable manufacturing of large, load-optimized structures in Earth orbit using materials and resources available in the space environment, such as: B. lunar or asteroid material. The integration of a lunar infrastructure increases the complexity of the entire system and requires a comprehensive analysis of the technological, logistical and manufacturing-specific challenges. The analysis of the energy balance of the relevant subsystems on the moon and in cislunar space is essential in order to be able to estimate the temporal and technological feasibility. The design and relevant subsystems for a suitable lunar infrastructure are based on the modular and scalable approach of the DIANA lunar infrastructure. The DIANA infrastructure includes essential facilities and services necessary for research and life on the lunar surface, such as transportation, habitats, energy infrastructure, integrating local resource use. This article examines the key elements for a self-sustaining lunar infrastructure from the perspective of energy infrastructure. The energy requirements for lunar infrastructure are met by a combination of renewable and non-renewable sources. The use of solar and nuclear energy generation technologies is primarily planned for the construction and maintenance of the lunar infrastructure. Using existing data and modeling techniques, the energy demand for the subsystems is determined and the feasibility of meeting this demand with different energy sources is assessed. The detailed description of the energy budget analysis is divided into the categories transport systems, ISRU technologies, the logistic interfaces between ISRU and ISMA facility. The aim of this work is to examine the various infrastructure technologies and the continuous energy requirements required for the construction and maintenance of a sustainable lunar base in order to enable the realization of the sunshades within the IPSS period.

Deutscher Luft- und Raumfahrtkongress 2023, Stuttgart

Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V., Bonn, 2023

Conference Paper

deutsch

21,0 x 29,7 cm, 10 Seiten

urn:nbn:de:101:1-2023112913574248292787

10.25967/610485

ISRU, In-Situ Resource Utilization, Lunare Energieinfrastruktur, Klimaschutz, Weltraumressourcen, Nachhaltigkeit, Solar Radiation Management, SRM, Solar Radiation Management

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Acker, D.; Maheswaran, T.; et al. (2023): Analyse des Energiehaushalts einer zukunftsfähigen Mondinfrastruktur für den Bau von weltraumgestützten Sonnenschutzschilden. Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.. (Text). https://doi.org/10.25967/610485. urn:nbn:de:101:1-2023112913574248292787.

29.11.2023